近期，南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院/先進(jìn)核燃料循環(huán)化工研究中心陳立豐博士帶領(lǐng)其研究團(tuán)隊(duì)在釷/鐳分離方面取得系列重要進(jìn)展。相關(guān)成果以《Efficient separation of radium from natural thorium using a mesoporous silica-supported composite resin with sulfonic acid groups for the acquisition of targeted α-nuclides²¹²Pb》《Preparation and characterization of a mesoporous silica?based copolymer loaded with bis(2?ethylhexyl) phosphate for the efficient separation of trace radium from natural thorium》《Method and mechanism for efficient radium isolation from bulk thorium based on anion exchange》相繼發(fā)表。其中有兩項(xiàng)成果發(fā)表在國際Top期刊Chemical Engineering Journal上（中科院一區(qū)，IF：13），一項(xiàng)發(fā)表在專業(yè)領(lǐng)域高水平期刊Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry上（中科院3區(qū)）。

²¹²Pb是為數(shù)不多的可應(yīng)用于惡性腫瘤靶向α放射性治療（TAT）的核素，在前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌治療方面具有重要應(yīng)用。然而，跟其它TAT核素一樣，制約²¹²Pb藥物研發(fā)及臨床應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素就是供應(yīng)嚴(yán)重不足?？紤]到²¹²Pb是²³²Th的衰變子體之一，如果能開發(fā)從天然釷中高效提取²¹²Pb的方法和技術(shù)，則有望從根本上解決²¹²Pb供應(yīng)不足的瓶頸問題。圖1為天然²³²Th的衰變鏈。根據(jù)計(jì)算，²³²Th僅需50年左右時(shí)間即可達(dá)到長期平衡。在長期平衡狀態(tài)下，1000 t²³²Th中包括²¹²Pb和²²⁸Ra等在內(nèi)的各核素均可以達(dá)到109 Ci，這個(gè)量預(yù)估幾乎可以滿足全世界對(duì)²¹²Pb的研究和應(yīng)用需求。

圖1 ²³²Th和²³²U的衰變鏈

然而，要實(shí)現(xiàn)對(duì)天然釷中²¹²Pb的有效分離利用，首要和關(guān)鍵在于如何從天然釷中實(shí)現(xiàn)極微量²²⁸Ra和²²⁴Ra的分離制備。針對(duì)大量釷中極微量鐳的分離，陳立豐博士指導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)釷和鐳的物化性質(zhì)進(jìn)行深入研究和分析，由此針對(duì)性設(shè)計(jì)和開發(fā)了三種用于釷/鐳分離的高性能功能材料，可分別應(yīng)對(duì)于低酸低釷、低酸高釷和高酸高釷的靈活工況?；陔x子交換色層和萃取色層手段，研究團(tuán)隊(duì)以²²⁶Ra作為示蹤核素，最終驗(yàn)證了所提出的分離方法的有效性和可靠性。在釷/鐳質(zhì)量比達(dá)到7個(gè)數(shù)量級(jí)的情況下，依然能實(shí)現(xiàn)釷和鐳的高效分離，²²⁶Ra的化學(xué)回收率可以達(dá)到95%以上，鐳溶液中釷的去污因子大于10⁵，分離時(shí)間則可以控制在3 h內(nèi)完成?；谒_發(fā)的釷/鐳分離技術(shù)，目前已申報(bào)國家發(fā)明專利1項(xiàng)。研究成果預(yù)期將為我國今后²¹²Pb的規(guī)?；苽浜蛻?yīng)用提供重要的實(shí)踐和理論參考。

圖2 （a）釷和模擬元素Ba的分離；（b）²³²Th和²²⁶Ra的分離

圖3 量子化學(xué)計(jì)算分析吸附機(jī)理

南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)生何學(xué)翔、唐景為論文第一作者，陳立豐博士為論文通訊作者。上述工作得到了國家同位素工程技術(shù)研究中心開放課題、湖南省自然科學(xué)青年基金、湖南省科技人才托舉工程項(xiàng)目、衡陽市“小荷”科技人才項(xiàng)目以及國家科技部青年科學(xué)家項(xiàng)目的支持。

論文1：DOI: 10.1016/j.cej.2024.150022

論文2：DOI: 10.1007/s10967-024-09607-2

論文3：DOI: 10.1016/j.cej.2024.154283

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